DE102018208407A1 - Method for producing stranded wire, method for producing an electric motor, and use of stranded wire - Google Patents

Method for producing stranded wire, method for producing an electric motor, and use of stranded wire Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Formlitze (F) aus einem gerade oder im Wesentlichen gerade zulaufenden isolierten Draht (1), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:a) Umformung des isolierten Drahtes (1) in mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel mit einer Umformeinrichtung (2);b) Verdrillen der mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel in ein Drahtpaket (D) mit einer Verdrilleinrichtung (4);c) Kompaktieren des Drahtpaketes (D) mit einer Kompaktiereinrichtung (5), sowie- ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors, wobei die Herstellung zumindest eines Teils der Formlitze für den Elektromotor gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt, sowie- die Verwendung von Formlitze in dem Stator (S) eines Elektromotors, wobei es sich bei der Formlitze zumindest abschnittsweise um die erfindungsgemäß hergestellte Formlitze handelt.The present invention relates to a method for producing a shaped strand (F) from a straight or substantially straight tapered insulated wire (1), characterized by the following process steps: a) forming the insulated wire (1) in at least one half-loop, ring or coil with b) twisting the at least one half loop, ring or helix into a wire package (D) with a twisting device (4), c) compacting the wire package (D) with a compacting device (5), and a method for Production of an electric motor, wherein the production of at least a portion of the stranded wire for the electric motor according to the method according to the invention takes place, and- the use of stranded wire in the stator (S) of an electric motor, wherein the stranded wire is at least partially the stranded wire produced according to the invention ,

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formlitzen gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors gemäß Anspruch 10, sowie die Verwendung einer Formlitze gemäß Anspruch 11 sowie eine Formlitze nach Anspruch 12.The present invention relates to a method for producing shaped wires according to claim 1, a method for producing an electric motor according to claim 10, and the use of a shaped strand according to claim 11 and a stranded wire according to claim 12.

Formlitzen sind Litzen, d.h. verdrillte oder unverdrillte Drahtbüschel, welche kompaktiert werden und damit eine bestimmte Querschnittsform, meist eine rechteckige Querschnittsform, erhalten.Formed strands are strands, i. twisted or untwisted wire tufts, which are compacted and thus obtain a certain cross-sectional shape, usually a rectangular cross-sectional shape.

Formlitzen können als Segmentleiter in elektrischen Maschinen, insbesondere in Statoren, Einsatz finden. Segmentleiter sind Leiterabschnitte, welche z.B. in Statornuten eingelegt oder eingezogen werden. Die überstehenden Enden zweier Formlitzen können dann unmittelbar zu Halbspulen verbunden werden. Die Halbspulen werden durch entsprechendes Verbinden auf der gegenüberliegenden Seite des Stators gleichfalls verbunden. Dabei können verschiedene Wicklungsmuster realisiert werden, z.B. eine konzentrierte Wicklung oder - von besonderem Interesse - eine Wellenwicklung. Wellenwicklung meint, dass sich schlussendlich (drei) durchgehende Leiterstränge um die Statornuten herummäandern. Bei einer dreiphasigen Maschine ist dies beispielsweise aus der US9035526B2 oder DE10113831 B4 bekannt.Formed strands can be used as segment conductors in electrical machines, in particular in stators. Segment conductors are conductor sections which are inserted or pulled in stator slots, for example. The protruding ends of two shaped strands can then be connected directly to half coils. The half-coils are also connected by correspondingly connecting on the opposite side of the stator. In this case, different winding patterns can be realized, for example, a concentrated winding or - of particular interest - a wave winding. Wave winding means that ultimately (three) continuous conductor strands meander around the stator slots. In a three-phase machine this is for example from the US9035526B2 or DE10113831 B4 known.

Als Draht für Formlitzen kommt vorzugsweise isolierter Draht, insbesondere Lackdraht in Frage.As a wire for shaped strands is preferably insulated wire, in particular enameled wire in question.

In den Endabschnitten (Formlitzköpfe) sind die Einzeldrähte zwecks weiterer Kontaktierung elektrisch und mechanisch miteinander verbunden. Dies erfolgt z.B. mit Ultraschall- oder Elektrodenschweißen, wobei hierfür meist eine Hülse verwendet wird. Stets wird der im Formlitzkopf vorhandene Isolationslack der Drähte teils verbrannt, teils herausgequetscht.In the end sections (Formlitzköpfe) the individual wires are electrically and mechanically connected for the purpose of further contacting. This is done e.g. with ultrasonic or electrode welding, usually a sleeve is used for this purpose. The insulating lacquer of the wires, which is present in the shaped litz head, is always partly burned, partly squeezed out.

Die Verbindung zweier Formlitzen kann direkt erfolgen, z.B. durch Verschweißen zweier Formlitzköpfe. Die Formlitzköpfe sind zu diesem Zweck verhülst, insbesondere mit einer Hülse verpresst oder verschweisst. Dies aus zwei Gründen, zum einen um eine definierte Verbindungsfläche für das Verschweißen zu schaffen, zum anderen, um die Drahtenden im Formlitzkopf elektrisch und mechanisch miteinander zu verbinden. Beispiele hierzu sind z.B. in der EP3051669A1 angegeben.The connection of two Formlitzen can be done directly, eg by welding two Formlitzköpfe. The Formlitzköpfe are verhülst for this purpose, especially pressed or welded with a sleeve. This is for two reasons, on the one hand to create a defined bonding surface for the welding, on the other hand to electrically and mechanically connect the wire ends in the Formlitzkopf together. Examples of this are eg in the EP3051669A1 specified.

Nachteilig ist die hohe Komplexität einer Fertigungsanlage, z.B. Verseilungsanlagen, welche eine Formlitze bzw. einen Formlitzrohling herstellt.A disadvantage is the high complexity of a production plant, e.g. Stranding plants, which produces a shaped strand or a Formlitzrohling.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Formlitze vorzuschlagen, insbesondere ein Verfahren vorzuschlagen, welches die zuvor genannten Nachteile überwindet, vorzugsweise ein Verfahren zur Herstellung einer Formlitze vorzuschlagen, welches eine sichere elektrische und mechanische Verbindung der Einzeldrähte in einem Formlitzkopf untereinander sowie gegebenenfalls mit einer Hülse ermöglicht.This is where the present invention sets out and makes it its task to propose an improved method for producing a stranded wire, in particular to propose a method which overcomes the aforementioned drawbacks, preferably to propose a method for producing a shaped strand which provides a secure electrical and mechanical connection allows the individual wires in a Formlitzkopf with each other and optionally with a sleeve.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit den beschriebenen Vorrichtungen und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a method according to claim 1. Further features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings. In this case, features and details described in connection with the method are of course also in connection with the described devices and vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention always reciprocal reference is or can be.

Ein in der Regel von einer Rolle zugeführter isolierter Draht wird zunächst in einer Umformeinrichtung in mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel umgeformt. Es kann nur ein einziger Draht verwendet werden. Eine Synchronisation einer Vielzahl von Drähten entfällt. Ferner kann auf eine aufwändige Verseilanlage verzichtet werden. Grundsätzlich kann auch der Arbeitsschritt, das Ende der Formlitze zuzuschneiden bzw. abzuschneiden, entfallen. Nachdem die Drahtabschnitte im Kopfende ohnehin elektrisch miteinander verbunden werden sollen, sind die im Kopf vorliegenden Schlaufen nicht hinderlich, sondern sogar vorteilhaft. Nach dem Umformen kann die Wendel oder der mindestens eine Ring bzw. Halbschlaufe verdrillt und entsprechend kompaktiert werden. Das Kompaktieren erfolgt vorzugsweise in einer Kompaktiereinrichtung, wobei das verdrillte Drahtpaket in einem Kompaktierprozess zu der Formlitze mit definierter Außenkontur verpresst wird. Die elektrische und mechanische Verbindung der Einzeldrähte der Formlitze im Kopfbereich kann anschließend mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, gegebenenfalls unter Einsatz von Hülsen, erfolgen.An insulated wire, which is usually supplied from a roll, is first converted into a forming device into at least one half-loop, ring or helix. Only one wire can be used. A synchronization of a plurality of wires deleted. Furthermore, can be dispensed with a complex stranding. In principle, the step of cutting or cutting off the end of the shaped strand can also be dispensed with. After the wire sections in the head are to be electrically connected anyway, the present in the head loops are not hindering, but even beneficial. After forming, the helix or the at least one ring or half loop can be twisted and compacted accordingly. The compacting is preferably carried out in a compacting device, wherein the twisted wire package is pressed in a compacting process to the stranded wire with a defined outer contour. The electrical and mechanical connection of the individual wires of the shaped strand in the head region can then be carried out using a method known from the prior art, optionally with the use of sleeves.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.Further advantageous embodiments of the proposed invention will become apparent in particular from the features of the dependent claims. The objects or features of the various claims can basically be combined with each other arbitrarily.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Umformen in einer als Wicklungshalter ausgestalteten Umformeinrichtung vorgenommen wird. Ein Wicklungshalter weist in der Regel zwei oder vier parallel angeordnete Finger auf und ist wahlweise mit oder ohne Drehachse ausgestaltet. Nach Art einer Haspel kann dort Draht aufgewickelt oder aufgeschoben und in Form gebracht werden. Eine derartige Ausgestaltung eignet sich insbesondere zur Umformung der Drahtes in mindestens einen Ring oder eine Wendel, wobei die Form im Wesentlichen von der Beabstandung und Ausgestaltung der Finger abhängt, jedoch grundsätzlich einem Rechteck mit vorzugsweise abgerundeten Ecken nahekommen sollte, insbesondere da dieses Gebilde in einem nachfolgenden Prozessschritt zu einer länglichen Formlitze verdrillt werden soll. Insofern ergeben sich für die Wendel, aber auch für den Ring, im Wesentlichen zwei Langseiten und zwei Kurzseiten. Auch eine Ausgestaltung mit nur einem Finger ist denkbar, die sich im Wesentlichen dazu eignet, dass ein Draht dort zu einer Halbschlaufe umgeformt wird. In diesem Falle ergeben sich entsprechend zwei Langseiten und eine die beiden Langseiten verbindende Kurzseite.In an advantageous embodiment of the invention can be provided that the forming is carried out in a configured as a winding holder forming device. A winding holder usually has two or four parallel arranged fingers on and is designed with or without rotation axis. In the manner of a reel, wire can be wound there or pushed on and shaped. Such a configuration is particularly suitable for forming the wire in at least one ring or a helix, wherein the shape depends essentially on the spacing and design of the fingers, but should basically approach a rectangle with preferably rounded corners, especially since this structure in a subsequent Process step is to be twisted to form an elongated stranded wire. In this respect, arise for the coil, but also for the ring, essentially two long sides and two short sides. An embodiment with only one finger is also conceivable, which is essentially suitable for converting a wire there to a half loop. In this case, correspondingly two long sides and a short side connecting the two long sides result.

Als nachteilig wurde ferner erkannt, dass die um den Einzeldraht angebrachte Isolationsschicht hinderlich für den Verbindungsvorgang der Einzeldrähte im Formlitzkopf ist sowie aufgrund von Lackresten ebenfalls hinderlich für den Verbindungsvorgang zweier Formlitzköpfe miteinander ist, insbesondere auf Grund von Rauchentwicklung, Austreten von Isolationslack-Resten aus dem Formlitzkopf, unsichere Verbindung aufgrund undefinierter Menge und Verteilung von Isolationslackresten im Formlitzkopf etc.A disadvantage was also recognized that the attached to the single wire insulation layer is a hindrance to the connection process of the individual wires in the Formlitzkopf and also obstructive due to paint residues for the connection process of two Formlitzköpfe, especially due to smoke, leakage of insulation residues from the Formlitzkopf , unsafe connection due to undefined quantity and distribution of insulation residues in the molding head etc.

Es wurde insbesondere das lokal begrenzte Verdampfen des Isolationslackes der Einzeldrähte sowohl für die Einzelfertigung (Batchfertigung) als auch kontinuierliche Fertigung (als Endlos-Draht) vorgeschlagen. Problematisch ist hierbei die Synchronisation der Einzeldrähte, so dass die lokal abisolierten Teilstücke der Einzeldrähte bündig übereinander zu liegen kommen.In particular, the locally limited evaporation of the insulating varnish of the individual wires for both individual production (batch production) and continuous production (as endless wire) has been proposed. The problem here is the synchronization of the individual wires, so that the locally stripped portions of the individual wires come to lie flush on top of each other.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt ein partielles Abisolieren des Drahtes bzw. der Halbschlaufe, Ring oder Wendel mit einer Abisoliereinrichtung, wobei das partielle Abisolieren nach dem Umformen und vor dem Verdrillen, insbesondere an den Langseiten oder an den Kurzseiten zwischen Fingern eines Wicklungshalters, vorgenommen wird, oder die partielle Abisolierung vor dem Umformen, insbesondere an dem gerade oder im Wesentlichen gerade zulaufenden isolierten Draht, vorgenommen wird. Im Rahmen der ersten Variante wird die partielle Abisolierung zu einem Zeitpunkt vorgenommen, zu dem die Form der zu verdrillenden mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel bereits feststeht. Insofern kann auf einfache Art und Weise sichergestellt werden, dass die abisolierten Bereiche an den richtigen Stellen sind, nämlich an den Stellen, an welchen die Einzeldrähte eine elektrische Verbindung untereinander und gegebenenfalls mit einer Hülse eingehen sollen. Alternativ kann das partielle Abisolieren aber auch vor dem Umformen, insbesondere an dem gerade oder im Wesentlichen gerade zulaufenden isolierten Draht, vorgenommen werden.In an advantageous embodiment of the invention, a partial stripping of the wire or the half-loop, ring or coil takes place with a Abisoliereinrichtung, wherein the partial stripping after forming and before twisting, in particular on the long sides or on the short sides between fingers of a winding holder made or the partial stripping before forming, in particular on the straight or substantially straight tapered insulated wire is made. In the first variant, the partial stripping is performed at a time at which the shape of the at least one half-loop, ring or coil to be twisted is already fixed. In this respect, it can be ensured in a simple manner that the stripped areas are in the right places, namely at the points at which the individual wires are to make an electrical connection with each other and optionally with a sleeve. Alternatively, however, partial stripping may also be carried out prior to forming, in particular on the straight or substantially straight tapered insulated wire.

Das partielle Abisolieren kann vorzugsweise mechanisch und/oder abrasiv, insbesondere durch Schleifen und/oder Sandstrahlen, und/oder chemisch und/oder thermisch, insbesondere unter Einsatz von Kälte- Verspröden, Lasersublimation, Induktionserhitzen, erfolgt. Diese Auswahl ist nicht abschließend. Die vorgenannten Verfahren eignen sich jedoch in besonders vorteilhafter Weise für den industriellen Einsatz.The partial stripping can preferably mechanical and / or abrasive, in particular by grinding and / or sandblasting, and / or chemical and / or thermal, in particular using cold brittleness, laser sublimation, induction heating takes place. This selection is not exhaustive. However, the aforementioned methods are particularly suitable for industrial use.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verdrillen der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel mit einer Verdrilleinrichtung erfolgt, wobei die Verdrilleinrichtung insbesondere einen ersten Greifer für das erste distale Ende der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel, sowie insbesondere einen zweiten Greifer für das zweite distale Ende der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel aufweist, wobei die Greifer insbesondere um oder in etwa um die Längsachse der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel verdreht werden.In a further advantageous embodiment of the invention can be provided that the twisting of the at least one half-loop, ring or coil is carried out with a twisting device, wherein the twisting device in particular a first gripper for the first distal end of the at least one half-loop, ring or coil, and in particular a second gripper for the second distal end of the at least one half-loop, ring or coil, wherein the grippers are rotated in particular about or about the longitudinal axis of the at least one half-loop, ring or coil.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Greifer durch einen ersten Finger und der zweite Greifer durch einen zweiten Finger oder ein Zangenwerkzeug gebildet werden. Eine derartige Ausgestaltung der Verdrilleinrichtung eignet sich vorzugsweise für das Verdrillen einer Halbschlaufe. Insbesondere kann der offene Teil der Halbschlaufe von dem Zangenwerkzeug ergriffen werden, während der geschlossene Teil von dem Finger ergriffen werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention can be provided that the first gripper are formed by a first finger and the second gripper by a second finger or a pliers tool. Such a configuration of the twisting device is preferably suitable for twisting a half-loop. In particular, the open part of the half-loop can be gripped by the pliers tool while the closed part can be gripped by the finger.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verdrilleinrichtung in die Umformeinrichtung integriert ist bzw. das Verdrillen in der Umformeinrichtung ausgeführt wird. Diese Maßnahme dient der Prozessoptimierung, dergestalt, dass Übergaben der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel vermieden werden können. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Umformeinrichtung, insbesondere der Wicklungshalter, mit entsprechender Mechanik ausgestattet ist, dass die Finger derart verschwenkt werden können, dass die ohnehin auf den Fingern aufgenommene mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel verdrillt werden kann. In a further advantageous embodiment of the invention can be provided that the twisting device is integrated into the forming device or the twisting is performed in the forming device. This measure is used for process optimization, such that transfers of the at least one half loop, ring or coil can be avoided. In this context, it may be provided, for example, that the shaping device, in particular the winding holder, is equipped with appropriate mechanism that the fingers can be pivoted so that the at least one half-loop, ring or coil recorded on the fingers anyway can be twisted.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der isolierte Draht und/oder das Drahtpaket zumindest abschnittsweise mit einem Backlack beaufschlagt wird. Der Backlack kann Einzeldrähte gegeneinander mechanisch fixieren. Dies betrifft insbesondere Vibrationen, die beim Durchfluss von Wechselstrom auftreten.In a further advantageous embodiment of the invention can be provided that the insulated wire and / or the wire package is at least partially applied with a baked enamel. The baked enamel can mechanically fix individual wires against each other. This particularly applies to vibrations that occur when alternating current flows.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das mechanische und elektrische Verbinden der Drahtabschnitte in den Kopfenden ohne Hülsen.In a further advantageous embodiment of the invention, the mechanical and electrical connection of the wire sections takes place in the head ends without sleeves.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors vorzuschlagen.Another object of the present invention is to propose an improved method of manufacturing an electric motor.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Dadurch dass die dort verwendete Formlitze gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, können die dort erreichten Vorteile für den Bau von Elektromotoren nutzbar gemacht werden.According to the invention this object is achieved by a method according to claim 10. Because the stranded wire used there has been produced according to the method according to the invention, the advantages achieved there can be utilized for the construction of electric motors.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Formlitze aufzuzeigen.Another object of the present invention is to demonstrate an advantageous use of the stranded wire produced according to the invention.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Verwendung gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorzugsweise kann die erfindungsgemäß hergestellte Formlitze in dem Rotor bzw. Stator eines Elektromotors verwendet werden.According to the invention this object is achieved by a use according to claim 11. Preferably, the stranded wire produced according to the invention can be used in the rotor or stator of an electric motor.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine verbesserte Formlitze vorzuschlagen.Another object of the present invention is to propose an improved stranded wire.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Formlitze mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.According to the invention this object is achieved by a stranded wire with the characterizing features of claim 12.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

  • 1 eine gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formlitze;
  • 2 ein Stator eines Elektromotors, insbesondere eines elektrischen Traktionsmotors, z.B. für ein Automobil, mit einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formlitze in einer seitlichen Ansicht;
  • 3 ein Stator eines Elektromotors, insbesondere eines elektrischen Traktionsmotors, z.B. für ein Automobil, mit einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formlitze in einer stirnseitigen Ansicht;
  • 4.1 Umformen eines isolierten Drahtes in eine Wendel auf einem Wicklungshalter mit zwei Fingern;
  • 4.1a eine Draufsicht auf den Wicklungshalter gemäß 4.1;
  • 4.2 partielles Abisolieren des Drahtes auf dem Wicklungshalter gemäß 4.1/4.1a;
  • 4.3 Verdrillen des Drahtes auf dem Wicklungshalter / Verdrilleinrichtung;
  • 5.1 Umformen eines isolierten Drahtes in eine Wendel auf einem Wicklungshalter mit vier Fingern;
  • 5.1a eine Draufsicht auf den Wicklungshalter gemäß 5.1;
  • 5.2 partielles Abisolieren der Wendel auf dem Wicklungshalter gemäß 5.1/5.1a;
  • 5.3/5.4 Übernahme der Wendel von dem Vierfinger-Wicklungshalter auf einen Zweifinger -Wicklungshalter;
  • 5.5 Verdrillen der Wendel auf dem Wicklungshalter / Verdrilleinrichtung
  • 6.1 partielles Abisolieren des isolierten Drahtes vor dem Umformen auf einem Wicklungshalter - Umformen eines partiell abisolierten Drahtes in eine Wendel auf einem Wicklungshalter mit zwei Fingern;
  • 6.1a eine Draufsicht auf den Wicklungshalter gemäß 6.1;
  • 6.2 Verdrillen der Wendel auf dem Wicklungshalter / Verdrilleinrichtung;
  • 7 ein Wicklungshalter mit einem Finger und einer Halbschlaufe (Draufsicht / seitliche Ansicht);
  • 8 ein Wicklungshalter mit zwei Fingern und einem Ring (Draufsicht / seitliche Ansicht);
  • 9 eine Verdrilleinrichtung mit einem Finger, einem Zangenwerkzeug und einer Halbschlaufe;
  • 10.1 - 10.5 Kompaktieren des verdrillten Drahtpaketes in einer Presse;
  • 11 Elektrodenschweißen der Kopfenden der Formlitze zum elektrischen und mechanischen Verbinden der dort liegenden Drahtabschnitte.
Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Show in it
  • 1 a molded strand produced according to the method of the invention;
  • 2 a stator of an electric motor, in particular of an electric traction motor, for example for an automobile, with a formed strand produced by the method according to the invention in a lateral view;
  • 3 a stator of an electric motor, in particular of an electric traction motor, for example for an automobile, with a formed strand produced by the method according to the invention in an end view;
  • 4.1 Forming an insulated wire into a coil on a two-finger winding holder;
  • 4.1a a plan view of the winding holder according to 4.1 ;
  • 4.2 partial stripping of the wire on the winding holder according to 4.1 / 4.1a ;
  • 4.3 Twisting the wire on the winding holder / twisting device;
  • 5.1 Forming an insulated wire into a coil on a four finger winding holder;
  • 5.1a a plan view of the winding holder according to 5.1 ;
  • 5.2 partial stripping of the coil on the winding holder according to 5.1 / 5.1a ;
  • 5.3 / 5.4 Takeover of the coil from the four-finger coil holder to a two-finger coil holder;
  • 5.5 Twisting the coil on the coil holder / twisting device
  • 6.1 partially stripping the insulated wire prior to forming on a coil holder - forming a partially stripped wire into a coil on a two-finger coil holder;
  • 6.1a a plan view of the winding holder according to 6.1 ;
  • 6.2 Twisting the coil on the coil holder / twisting device;
  • 7 a winding holder with a finger and a half-loop (top view / side view);
  • 8th a winding holder with two fingers and a ring (top view / side view);
  • 9 a twisting device with a finger, a pliers tool and a half-loop;
  • 10.1 - 10.5 Compacting the twisted wire package in a press;
  • 11 Electrode welding of the head ends of the stranded wire for the electrical and mechanical connection of the wire sections lying there.

Ausgangspunkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Formlitze ist ein isolierter Draht 1, vorzugsweise ein lackisolierter Draht. Es handelt sich hierbei um einen elektrisch leitfähigen Draht, vorzugsweise aus Kupfer, Aluminium bzw. Kupfer- und/oder Aluminiumlegierungen. Der isolierte Draht kann auch noch eine weitere Umhüllung, beispielsweise in Form von Backlack, aufweist. Der isolierte Draht liegt in der Regel auf einer Rolle vor, von welcher der Draht abgerollt und dem Herstellungsprozess als gerader oder im Wesentlichen gerade zulaufender Draht zugeführt wird. Hiermit ist gemeint, dass der Draht von einer Rolle abgewickelt wird und erst in dem Umformprozess zu der angedachten Gestalt der Halbschlaufe, Ring oder Wendel umgeformt wird.Starting point of a method according to the invention for the production of stranded wire is an insulated wire 1 , preferably a lacquer-insulated wire. This is an electrically conductive wire, preferably made of copper, aluminum or copper and / or aluminum alloys. The insulated wire can also have a further envelope, for example in the form of baked enamel. The insulated wire is usually on a roll, from which the wire is unrolled and supplied to the manufacturing process as a straight or substantially straight tapered wire. By this is meant that the wire is unwound from a roll and is transformed into the intended shape of the half-loop, ring or coil only in the forming process.

Ergebnis des Herstellungsprozesses ist eine Formlitze F. Die Formlitze umfasst einen erstes Kopfende sowie ein zweites Kopfende. Die Kopfenden der Formlitze (genauer die dort befindlichen Drahtabschnitte) sind elektrisch und mechanisch untereinander verbunden, wobei dies mithilfe von Hülsen H1 bzw. H2 erfolgen kann. Zwischen den Kopfenden ist ein Drahtpaket D angeordnet. Das Drahtpaket besteht aus einer Anzahl von Drähten, die in der Regel miteinander verdrillt sind und als Drahtpaket vorzugsweise von einer Hauptisolationsschicht umgeben sind. Die Formlitze ist zudem kompaktiert und weist vorzugsweise eine rechteckförmige oder trapezförmige Querschnittsfläche auf.Result of the manufacturing process is a stranded wire F , The stranded wire comprises a first head end and a second head end. The head ends of the stranded wire (more precisely, the wire sections located there) are electrically and mechanically interconnected, with the aid of sleeves H1 respectively. H2 can be done. Between the head ends is a wire package D arranged. The wire package consists of a number of wires, which are usually twisted together and are preferably surrounded by a main insulation layer as a wire package. The shaped strand is also compacted and preferably has a rectangular or trapezoidal cross-sectional area.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Formlitze umfasst mindestens die Prozessschritte

  • - Umformung eines isolierten Drahtes in mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel auf einer Umformeinrichtung 2
  • - optional ein partielles Abisolieren der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel mit einer Abisoliereinrichtung 3
  • - Verdrillen der partiell abisolierten mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel in ein Drahtpaket mit einer Verdrilleinrichtung 4
  • - Kompaktieren des Drahtpaketes mit einer Kompaktiereinrichtung 5
A method according to the invention for producing formed strand comprises at least the process steps
  • - Forming an insulated wire in at least one half-loop, ring or coil on a forming device 2
  • - Optionally, a partial stripping the at least one half-loop, ring or coil with a Abisoliereinrichtung 3
  • - Twisting the partially stripped at least one half-loop, ring or coil in a wire package with a twisting device 4
  • - Compacting the wire package with a compactor 5

Unter Wendel soll eine spiralförmige Struktur mit mehreren Windungen verstanden werden. Die Enden sind in der Regel nicht miteinander verbunden. Grundsätzlich ist es aber möglich, die Enden der Wendel zu verbinden. Die Wendel muss nicht zwangsläufig kreisrund ausgestaltet sein, vielmehr weist die Wendel eine eher rechteckförmige Gestalt mit abgerundeten Ecken auf. Insofern kann von zwei Langseiten 2a und zwei Kurzseiten 2b der Wendel gesprochen werden.Under helix is to be understood a spiral-shaped structure with several turns. The ends are usually not connected to each other. In principle, however, it is possible to connect the ends of the helix. The helix does not necessarily have to be circular, but the helix has a more rectangular shape with rounded corners. In this respect can of two long sides 2a and two short sides 2 B the helix are spoken.

Unter Ring soll eine in sich geschlossene Struktur eines Drahtes mit der Windungszahl 1 verstanden werden, sprich die Enden sind miteinander verbunden. Der Ring muss nicht zwangsläufig kreisrund ausgestaltet sein, vielmehr weist der Ring eine eher rechteckförmige Gestalt mit abgerundeten Ecken auf. Insofern kann von zwei Langseiten 2a und zwei Kurzseiten 2b des Rings gesprochen werden.Under ring should be a self-contained structure of a wire with the number of turns 1 be understood, that is the ends are connected to each other. The ring does not necessarily have to be circular, but the ring has a more rectangular shape with rounded corners. In this respect can of two long sides 2a and two short sides 2 B to be spoken of the ring.

Unter Halbschlaufe soll eine einseitig offene, U-förmige Struktur gemeint sein. Der Draht beschreibt keine vollständige Windung und die Enden sind nicht miteinander verbunden. Insofern kann von zwei Langseiten 2a und einer Kurzseite 2b der Halbschlaufe gesprochen werden.Half-loop is intended to mean a unilaterally open, U-shaped structure. The wire does not describe a complete turn and the ends are not connected. In this respect can of two long sides 2a and a short side 2 B the half-loop are spoken.

Zu den einzelnen Verfahrensschritten wird nachfolgend ausgeführt:For the individual process steps, the following is stated:

Umformenreshape

Das Umformen erfolgt in einer Umformeinrichtung 2. Als Umformeinrichtung kommen sogenannte Wicklungshalter in Frage.The forming takes place in a forming device 2 , As a forming device so-called coil holder come into question.

In einer einfachsten Ausführungsform weist der Wicklungshalter einen Finger 2.1 auf, über den der isolierte Draht gewissermaßen aufgelegt und zu einer Halbschlaufe umgeformt wird. Es können mehrere Drähte hintereinander auf den Finger aufgelegt und entsprechend zu mehreren Halbschlaufen umgeformt werden. Die resultierenden Halbschlaufen können nebeneinander und/oder übereinander auf dem Finger aufliegen.In a simplest embodiment, the winding holder has a finger 2.1 over which the insulated wire is placed in a sense and transformed into a half-loop. Several wires can be placed behind one another on the finger and converted into several half loops. The resulting half loops can rest side by side and / or one above the other on the finger.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Wicklungshalter zwei Finger 2.1, 2.2 aufweisen. Die beiden Finger sind parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und voneinander beabstandet. Es können eine oder mehrere Ringe des isolierten Drahtes auf den Wicklungshalter aufgeschoben werden. Die Ringe können nebeneinander und/oder übereinander auf den Fingern aufliegen.In a further embodiment, the winding holder can be two fingers 2.1 . 2.2 respectively. The two fingers are parallel or substantially parallel to each other and spaced from each other. One or more rings of the insulated wire can be pushed onto the winding holder. The rings can rest side by side and / or one above the other on the fingers.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Wicklungshalter zwei Finger 2.1, 2.2 und eine Drehachse R aufweisen. Die Drehachse ist vorzugsweise zwischen den Fingern und parallel zu den Fingern angeordnet. Im Wesentlichen handelt es sich hier um eine Art Haspel, auf der der isolierte Draht zu einer Wendel gewickelt werden kann. Die Drähte der Wendel können nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sein.In a further embodiment, the winding holder can be two fingers 2.1 . 2.2 and a rotation axis R respectively. The axis of rotation is preferably arranged between the fingers and parallel to the fingers. Essentially, this is a kind of reel on which the insulated wire can be wound into a helix. The wires of the helix can be arranged next to one another and / or one above the other.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Wicklungshalter vier Finger 2.1 bis 2.4 aufweisen. Die vier Finger sind parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und voneinander beabstandet. In einer Draufsicht bilden die vier Finger vorzugsweise die Ecken eines Vierecks oder Quadrats. Es können eine oder mehrere Ringe des isolierten Drahtes auf den Wicklungshalter aufgeschoben werden. Die Ringe können nebeneinander und/oder übereinander auf den Fingern aufliegen.In another embodiment, the winding holder may have four fingers 2.1 to 2.4 respectively. The four fingers are parallel or substantially parallel to each other aligned and spaced from each other. In a plan view, the four fingers preferably form the corners of a square or square. One or more rings of the insulated wire can be pushed onto the winding holder. The rings can rest side by side and / or one above the other on the fingers.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Wicklungshalter vier Finger 2.1 bis 2.4 und eine Drehachse R aufweisen. Die vier Finger sind parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und voneinander beabstandet. In einer Draufsicht bilden die vier Finger vorzugsweise die Ecken eines Vierecks oder Quadrats. Die Drehachse ist vorzugsweise zwischen den Fingern, gewissermaßen in der Mitte des Rechtecks oder Quadrats und parallel zu den Fingern angeordnet. Im Wesentlichen handelt es sich hier um eine Art Haspel, auf der der isolierte Draht zu einer Wendel gewickelt werden kann. Die Drähte der Wendel können nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sein.In another embodiment, the winding holder may have four fingers 2.1 to 2.4 and a rotation axis R respectively. The four fingers are parallel or substantially parallel to each other and spaced from each other. In a plan view, the four fingers preferably form the corners of a square or square. The axis of rotation is preferably arranged between the fingers, so to speak in the middle of the rectangle or square and parallel to the fingers. Essentially, this is a kind of reel on which the insulated wire can be wound into a helix. The wires of the helix can be arranged next to one another and / or one above the other.

Grundsätzlich kommt auch eine Variante mit drei oder mehr Fingern in Frage.Basically, a variant with three or more fingers in question.

Ergebnis des Umformprozesses ist das Umformen eines isolierten Drahtes in mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel.The result of the forming process is the forming of an insulated wire into at least one half-loop, ring or coil.

Abisolierenstripping

Das partielle Abisolieren der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel erfolgt mit einer Abisoliereinrichtung 3. Das partielle Abisolieren der isolierten mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel kann mechanisch bzw. abrasiv, insbesondere durch Schleifen und/oder Sandstrahlen erfolgen. Auch chemische und/oder thermische Verfahren, insbesondere unter Einsatz von Kälte- Verspröden, Lasersublimation, Induktionserhitzen usw. sind denkbar. Grundsätzlich ist hier jedes Verfahren denkbar, welches ein Entfernen der Isolation des Drahtes ermöglicht. Mit partiellem Abisolieren ist gemeint, dass ein sich in Längsrichtung erstreckender Abschnitt des isolierten Drahtes von dem Isolationsmaterial befreit wird, wobei „Befreiung“ in technisch relevanten Kategorien gemeint sein soll. Falls der isolierte Draht noch mit weiteren Komponenten, wie beispielsweise Backlack, beschichtet ist, wird diese Komponente ebenfalls entfernt. Im Wesentlichen kommt es darauf an, dass eine elektrisch leitfähige Oberfläche des Drahtes freigelegt wird.The partial stripping of the at least one half loop, ring or helix takes place with a stripping device 3 , The partial stripping of the insulated at least one half-loop, ring or helix can be effected mechanically or abrasive, in particular by grinding and / or sand blasting. Also, chemical and / or thermal processes, in particular using cold brittleness, laser sublimation, induction heating, etc. are conceivable. In principle, any method which makes it possible to remove the insulation of the wire is conceivable here. By partial stripping is meant that a longitudinally extending portion of the insulated wire is stripped of the insulating material, which is intended to mean "relief" in technically relevant categories. If the insulated wire is still coated with other components, such as baked enamel, this component is also removed. Essentially, it is important that an electrically conductive surface of the wire is exposed.

Der isolierte Draht 1 ist grundsätzlich noch auf der jeweiligen Umformeinrichtung 2 gehalten, so dass eine Abisolierung grundsätzlich an denjenigen Abschnitten der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel in Frage kommt, die frei liegen oder anders ausgedrückt, nicht mit einem Finger in Berührung stehen. Je nach Umformeinrichtung ergeben sich hier bevorzugte Abschnitte, die abisoliert werden sollen bzw. können.The insulated wire 1 is basically still on the respective forming device 2 held, so that stripping in principle at those portions of the at least one half-loop, ring or coil in question, which are exposed, or in other words, are not in contact with a finger. Depending on the forming device here are preferred sections that are to be stripped or can.

Im Falle des Wicklungshalters mit einem Finger kommt der Bereich der Halbschlaufe unmittelbar neben dem Finger und endseitig der Halbschlaufe in Frage.In the case of the winding holder with a finger, the area of the half-loop next to the finger and at the end of the half-loop comes into question.

Im Falle des Wicklungshalters mit zwei Fingern kommen die Bereiche der Wendel bzw. der Ringe unmittelbar neben den Fingern in Frage. Gewissermaßen werden die Enden der Langseiten 2a abisoliert.In the case of the winding holder with two fingers, the areas of the helix or of the rings are directly next to the fingers in question. In a sense, the ends of the long sides 2a stripped.

Im Falle des Wicklungshalters mit vier Fingern kommen die Bereiche der Wendel bzw. der Ringe zwischen zwei Fingern in Frage, vorzugsweise auf den kürzeren Abschnitten der Wendel bzw. der Ringe, wenn die Finger beispielsweise die Ecken eines Rechtecks bilden. Gewissermaßen werden die Kurzseiten abisoliert.In the case of the winding holder with four fingers, the areas of the helix or the rings between two fingers come into question, preferably on the shorter sections of the helix or the rings, for example, when the fingers form the corners of a rectangle. In a sense, the short sides are stripped.

Ergebnis des Abisolierprozesses ist eine Wendel bzw. Ringe oder Halbschlaufen mit teilweise abisolierten Drähten.The result of the stripping process is a helix or rings or half loops with partially stripped wires.

Verdrillentwist

Das Verdrillen der Wendel bzw. der Ringe oder Halbschlaufen erfolgt über eine Verdrilleinrichtung 4. Im Wesentlichen umfasst die Verdrilleinrichtung einen ersten Greifer 4.1 für das erste distale Ende der Wendel bzw. der Ringe oder Halbschlaufen, sowie einen zweiten Greifer 4.2 für das zweite distale Ende der Wendel bzw. der Ringe oder Halbschlaufen. Die Greifer werden in etwa um die Längsachse der Wendel bzw. Wendel bzw. der Ringe oder Halbschlaufen verdreht, so dass die Drähte verdrillt werden.The twisting of the helix or of the rings or half loops takes place via a twisting device 4 , In essence, the twisting device comprises a first gripper 4.1 for the first distal end of the coil or the rings or half loops, and a second gripper 4.2 for the second distal end of the coil or rings or half loops. The grippers are twisted approximately around the longitudinal axis of the helix or the rings or half loops, so that the wires are twisted.

In einer ersten Ausführungsform der Verdrilleinrichtung werden der erste Greifer durch einen Finger und der zweite Greifer durch ein Zangenwerkzeug gebildet. Diese Verdrilleinrichtung eignet sich bevorzugt für das Verdrillen von Halbschlaufen. Das Zangenwerkzeug ergreift die freien Enden der Halbschlaufen, während der Finger die Kurzseiten der Halbschlaufen ergreift. Insoweit kann der erste Finger der Verdrilleinrichtung auch der erste Finger der Umformeinrichtung sein. Die Umformeinrichtung kann in diesem Fall mit einer zusätzlichen Mechanik ausgestattet sein, die ein Verdrehen von Finger und Zangenwerkzeug gegeneinander ermöglicht.In a first embodiment of the twisting device, the first gripper is formed by a finger and the second gripper by a pliers tool. This twisting device is preferably suitable for twisting half loops. The pliers tool grips the free ends of the half loops while the finger grips the short sides of the half loops. In that regard, the first finger of the twisting device may also be the first finger of the forming device. The forming device can be equipped in this case with an additional mechanism that allows rotation of the finger and pliers tool against each other.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Verdrilleinrichtung werden der erste Greifer durch einen ersten Finger und der zweite Greifer durch einen zweiten Finger gebildet. Diese Verdrilleinrichtung eignet sich bevorzugt für das Verdrillen der Wendel bzw. der Ringe. Die Finger ergreifen die jeweils distalen Wendelenden bzw. Ringenden, sprich die Kurzseiten. Insoweit kann der erste Finger der Verdrilleinrichtung auch der erste Finger bzw. der zweite Finger der Verdrilleinrichtung der zweite Finger der Umformeinrichtung sein. Die Umformeinrichtung kann in diesem Fall mit einer zusätzlichen Mechanik ausgestattet sein, die ein Verdrehen der Finger gegeneinander ermöglicht.In a preferred embodiment of the twisting device, the first gripper is formed by a first finger and the second gripper by a second finger. This twisting device is preferably suitable for twisting the helix or the rings. The fingers grasp the respective distal spiral ends or ring ends, that is the short sides. In that regard, the first finger of the twisting device may also be the first finger or the second finger of the twisting device the second finger of the forming device. The forming device can be equipped in this case with an additional mechanism that allows rotation of the fingers against each other.

Soweit die Umformeinrichtung mit vier Fingern ausgestattet ist, können die hierauf aufgewickelten Ringe bzw. die Wendel an eine Verdrilleinrichtung mit zwei Fingern übergeben werden. Das Verdrillen erfolgt dann bevorzugt mit dieser Verdrilleinrichtung. Hierzu kann auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen werden.As far as the forming device is equipped with four fingers, the on wound coils or the helix are passed to a twisting device with two fingers. The twisting is then preferably done with this twisting device. Reference may be made to the statements made above.

Ergebnis des Verdrillprozesses ist ein verdrilltes Drahtpaket.The result of the twisting process is a twisted wire package.

Kompaktierencompacting

Das Kompaktieren erfolgt in einer Kompaktiereinrichtung 5, insbesondere einer Presse.The compacting takes place in a compacting device 5 , in particular a press.

Das verdrillte Drahtpaket wird in einem Kompaktierprozess zu einer Formlitze F verpresst. Durch die vorausgegangenen Verfahrensschritte ist sichergestellt, dass die jeweiligen distalen Enden des verdrillten Drahtpaketes abisoliert sind. Falls die Enden noch teilweise isolierten Draht enthalten, können diese, aber nicht notwendigerweise, abgeschnitten werden.
Ergebnis des Kompaktierprozesses ist eine Formlitze F.
The twisted wire package becomes a stranded wire in a compacting process F pressed. The preceding method steps ensure that the respective distal ends of the twisted wire package are stripped. If the ends still contain partially insulated wire, they may, but not necessarily, be cut off.
The result of the compacting process is a form strand F ,

Die Endabschnitte der Formlitzen können anschließend in einem weiteren Prozessschritt elektrisch und mechanisch miteinander verbunden werden 11 zeigt ein Elektrodenschweißvefahren mit zwei Schweiß-Elektroden E, bei dem die Drahtabschnitte der Kopfenden elektrisch und mechanisch untereinander verbunden werden. Eine Hülse ist im Falle bereits abisolierter Kopfabschnitte nicht zwingend notwendig.The end sections of the shaped strands can then be electrically and mechanically connected to one another in a further process step 11 shows an electrode welding process with two welding electrodes e in which the wire sections of the head ends are electrically and mechanically interconnected. A sleeve is not absolutely necessary in the case of already stripped head sections.

AlternativprozessAlternatively process

In dem oben skizzierten Prozess ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Umformen vor dem Abisolieren durchgeführt wird. In einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Abisolieren vor dem Umformen durchgeführt wird (vgl. insbesondere die 6 und 7). Ansonsten kann im Wesentlichen auf die oben bereits skizzierten Merkmale verwiesen werden.In the process outlined above, it is preferably provided that the forming is carried out before the stripping. In an alternative embodiment of the method can be provided that the stripping is carried out before forming (see in particular the 6 and 7 ). Otherwise, reference may essentially be made to the features already outlined above.

Hier wird ein isolierter Draht, der vorzugsweise von einer Rolle zugeführt wird, zunächst partiell mit einer Abisoliereinrichtung abisoliert um anschließend mit einer Umformeinrichtung zu mindestens einer Halbschlaufe, Ring oder Wendel umgeformt zu werden. Bevorzugt kommt als Umformeinrichtung ein drehbarer Zweifinger-Wicklungshalter in Frage. Die Synchronisation von Abisolierung zu Wicklungshalter erfolgt vorzugsweise dergestalt, dass die abisolierten Bereiche des Drahtes im Bereich der Finger aufliegen. Soweit die Umformeinrichtung ferner als Verdrilleinrichtung ausgestaltet ist, können die sich ergebende mindestens eine Ring oder Wendel auf den Fingern verbleiben und unmittelbar verdrillt werden.Here, an insulated wire, which is preferably fed from a roll, initially stripped partially with a Abisoliereinrichtung to be subsequently formed with a forming device to at least one half-loop, ring or coil. Preferably comes as a forming device, a rotatable two-finger coil holder in question. The synchronization of stripping to winding holder is preferably such that the stripped areas of the wire rest in the area of the fingers. As far as the forming device is further configured as a twisting device, the resulting at least one ring or coil can remain on the fingers and be twisted directly.

Das Ergebnis ist auch hier ein verdrilltes Drahtpaket, welches dem nachfolgenden Verfahrensschritt, insbesondere dem Kompaktieren, zugeführt werden kann.The result here too is a twisted wire package which can be supplied to the subsequent method step, in particular compacting.

Bevorzugt wird der Herstellungsprozess zur Herstellung von Formlitze aus isoliertem Draht wie folgt ausgeführt (vgl. insbesondere die 4 und 10).The production process for the production of shaped wire from insulated wire is preferably carried out as follows (cf. 4 and 10 ).

Isolierter Draht wird auf einem Zweifinger-Wicklungshalter mit Drehachse R als Umformeirichtung zu einer Wendel aufgewickelt. Die Drähte der Wendel liegen bevorzugt alle nebeneinander.Insulated wire is mounted on a two-finger winding holder with rotation axis R wound as Umformeirichtung to a helix. The wires of the coil are preferably all side by side.

Per Laser als Abisoliereinrichtung werden Abschnitte der Wendel unmittelbar neben den Fingern von der Isolation befreit.By laser as Abisoliereinrichtung sections of the coil are immediately released next to the fingers of the insulation.

Die Umformeinrichtung umfasst gleichermaßen die Verdrilleinrichtung, sodass der zwischen den Fingern aufgewickelte Draht, sprich die Wendel, unmittelbar verdrillt werden kann.The shaping device likewise comprises the twisting device, so that the wire wound up between the fingers, that is to say the helix, can be directly twisted.

Das Drahtpaket wird zusammen mit Hülsen in die Kompaktiereinrichtung eingelegt und verpresst.The wire package is inserted into the compacting device together with sleeves and pressed.

Im Ergebnis entsteht eine Formlitze mit einer durch die Form der Presse vorgegebenen Querschnittsform. Die Endabschnitte der Formlitzen werden anschließend elektrisch und mechanisch durch ein Elektrodenschweißen untereinander verbunden. Es entsteht entsprechend ein elektrischer Kontakt zwischen den in diesem Bereich abisolierten Enden des Drahtpaketes.The result is a shaped strand with a predetermined by the shape of the press cross-sectional shape. The end sections of the shaped strands are then connected to one another electrically and mechanically by electrode welding. There is correspondingly an electrical contact between the stripped in this area ends of the wire package.

Ein weiter bevorzugter Herstellungsprozess zur Herstellung von Formlitze aus isoliertem Draht kann wie folgt ausgeführt sein (vgl. insbesondere die 5 und 10).A further preferred production process for the production of shaped wire from insulated wire can be carried out as follows (cf. 5 and 10 ).

Isolierter Draht wird auf einem Vierfinger-Wicklungshalter mit Drehachse R als Umformeirichtung zu einer Wendel aufgewickelt. Die Drähte der Wendel liegen bevorzugt alle nebeneinander.Insulated wire is mounted on a four-finger winding holder with rotation axis R wound as Umformeirichtung to a helix. The wires of the coil are preferably all side by side.

Per Laser als Abisoliereinrichtung werden Abschnitte der Wendel unmittelbar zwischen zwei Fingern von der Isolation befreit. Gewissermaßen werden die Kurzseiten von der Isolation befreit.By laser as Abisoliereinrichtung sections of the coil are immediately released between two fingers of the insulation. In a sense, the short sides are freed from isolation.

Die Wendel wird von dem Vierfinger-Wicklungshalter an eine Zweifinger-Verdrilleinrichtung übergeben.The helix is transferred from the four-finger winding holder to a two-finger twisting device.

Die Wendel wird in der Zweifinger-Verdrilleinrichtung zu einem Drahtpaket verdrillt.The helix is twisted into a wire package in the two-finger twisting device.

Das Drahtpaket wird in die Kompaktiereinrichtung eingelegt und verpresst. Anschließend werden die Endabschnitte der Formlitzen elektrisch und mechanisch durch ein Elektrodenschweißen untereinander verbunden.The wire package is inserted into the compacting device and pressed. Subsequently the end sections of the shaped strands are electrically and mechanically interconnected by electrode welding.

Zusätzliche Verfahrensschritte / Weitere Aspekte der ErfindungAdditional Process Steps / Further Aspects of the Invention

Zusätzliche, jedoch nicht abschließend aufgezählte, Verfahrensschritte können beispielsweise eine Backlack-Applizierung oder ein Aufbringen einer Hauptisolationsschicht um die Formlitze herum sein, z.B. durch Extrudieren.Additional, but not exhaustive, process steps may be, for example, a baked enamel application or application of a main insulation layer around the formed strand, e.g. by extruding.

Der Backlack hat die Aufgabe, die Einzeldrähte gegeneinander mechanisch zu fixieren. Dies betrifft insbesondere Vibrationen, die beim Durchfluss von Wechselstrom auftreten. Beim Erhitzen und/oder Verpressen wird der Backlack dickflüssig, und verklebt die einzelnen Drahtlagen untereinander, vgl. hierzu z.B. DE102015201711A1 . Anstelle von einer Doppelschicht (Isolation + Backlack) kann auch ein dem Fachmann bekanntes Kombinationsmaterial verwendet werden. Die partielle Entfernung des Backlacks soll auch unter den Fertigungsschritt „partielle Abisolierung“ fallen.The baked enamel has the task of mechanically fixing the individual wires against each other. This particularly applies to vibrations that occur when alternating current flows. During heating and / or pressing, the baked enamel becomes viscous and glues the individual wire layers together, cf. for example DE102015201711A1 , Instead of a double layer (insulation + baked enamel), a combination material known to the person skilled in the art may also be used. The partial removal of the baked enamel should also fall under the production step "partial stripping".

Auch können Formlitzen höherer Ordnung hergestellt werden. Dies bedeutet, dass Litzen mit Litzen zu einer neuen Litze (höherer Ordnung) verdrillt werden. Dies kann innerhalb des Verfahrensschritts „Verdrillen“ bewerkstelligt werden.It is also possible to produce shaped wires of a higher order. This means that strands with strands are twisted into a new (higher order) strand. This can be done within the process step "twisting".

Vorzugsweise sind die Umformeinrichtung, Abisoliereinrichtung und/oder Verdrilleinrichtung in einer Einrichtung zusammengefasst. So können insbesondere die Finger unterschiedliche Funktionen (Aufwickeln, Verdrillen,...) aufweisen. Selbstverständlich können die Einrichtungen auch separat ausgestaltet sein.Preferably, the forming device, Abisoliereinrichtung and / or twisting device are combined in one device. In particular, the fingers can have different functions (winding, twisting, ...). Of course, the facilities can also be configured separately.

Die Ausführungen sind generell nicht auf die Herstellung von Formlitzen mit Hülsen beschränkt. Die Ausführungen lassen sich auch auf Formlitzen ohne Hülsen anwenden.The embodiments are generally not limited to the production of shaped strands with sleeves. The designs can also be applied to shaped strands without sleeves.

Wie bereits oben ausgeführt, eignet sich die erfindungsgemäß hergestellte Formlitze vorteilhafterweise zur Herstellung eines Elektromotors, insbesondere dessen Stator S. Entsprechend können die Vorteile des erfindungsgemäßen Formlitzeherstellungsverfahrens für die Herstellung eines Elektromotors, insbesondere dessen Stator, ausgenutzt werden. In den 1 bis 3 ist hierzu beispielhaft ein Stator S eines Elektromotors dargestellt.As already stated above, the stranded wire produced according to the invention is advantageously suitable for producing an electric motor, in particular its stator S , Accordingly, the advantages of the invention Formlitzeherstellungsverfahrens for the production of an electric motor, in particular its stator, can be exploited. In the 1 to 3 is an example of a stator S an electric motor shown.

Insofern bietet sich die Verwendung von erfindungsgemäß hergestellter Formlitze in dem Stator S eines Elektromotors an.In this respect, the use of inventively produced stranded wire in the stator offers S an electric motor.

Verfahren bzw. Verwendungen der vorbeschriebenen Art werden in der Produktion von Elektromotoren, insbesondere in Fahrzeugen, eingesetzt.Methods and uses of the type described above are used in the production of electric motors, especially in vehicles.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

Folgende Bezugszeichen werden in den Abbildungen verwendet:

E
Schweiß-Elektroden
F
Formlitze
H1
Hülse / Kopfende
H2
Hülse / Kopfende
D
Drahtpaket
S
Stator
R
Drehachse
1
isolierter Draht
1'
teilweise abisolierter Draht
2
Umformeinrichtung, insbesondere Wicklungshalter
2.1
erster Finger
2.2
zweiter Finger
2.3
dritter Finger
2.4
vierter Finger
2a
Langseite
2b
Kurzseite
3
Abisoliereinrichtung, insbesondere Laser
4
Verdrilleinrichtung
4.1
erster Greifer
4.2
zweiter Greifer
5
Kompaktiereinrichtung, insbesondere Presse
The following reference numbers are used in the figures:
e
Welding electrodes
F
Formlitze
H1
Sleeve / head end
H2
Sleeve / head end
D
wire package
S
stator
R
axis of rotation
1
insulated wire
1'
partially stripped wire
2
Forming device, in particular winding holder
2.1
first finger
2.2
second finger
2.3
third finger
2.4
fourth finger
2a
long side
2 B
short side
3
Abisoliereinrichtung, in particular laser
4
twisting
4.1
first gripper
4.2
second gripper
5
Compacting device, in particular press

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 9035526 B2 [0003]US 9035526 B2 [0003]
  • DE 10113831 B4 [0003]DE 10113831 B4 [0003]
  • EP 3051669 A1 [0006]EP 3051669 A1 [0006]
  • DE 102015201711 A1 [0074]DE 102015201711 A1 [0074]

Claims (12)

Verfahren zur Herstellung einer Formlitze (F) aus einem gerade oder im Wesentlichen gerade zulaufenden isolierten Draht (1), umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Umformung des isolierten Drahtes (1) in mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel mit einer Umformeinrichtung (2); b) Verdrillen der mindestens eine Halbschlaufe, Ring oder Wendel in ein Drahtpaket (D) mit einer Verdrilleinrichtung (4); c) Kompaktieren des Drahtpaketes (D) mit einer Kompaktiereinrichtung (5).Method for producing a shaped strand (F) from a straight or substantially straight tapered insulated wire (1), comprising the following method steps: a) forming the insulated wire (1) in at least one half-loop, ring or coil with a forming device (2); b) twisting the at least one half-loop, ring or helix into a wire package (D) with a twisting device (4); c) compacting the wire package (D) with a compacting device (5). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen in einer als Wicklungshalter ausgestalteten Umformeinrichtung (2) vorgenommen wird, wobei - der Wicklungshalter einen Finger (2.1) aufweist, über den der isolierte Draht aufgelegt und zu einer Halbschlaufe umgeformt wird, die eine Kurzseite (2b) und zwei Langseiten (2a) aufweist, oder - der Wicklungshalter zwei Finger (2.1, 2.2) aufweist, wobei die Finger parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und voneinander beabstandet sind, wobei mindestens ein Ring des isolierten Drahtes auf den Wicklungshalter aufgeschoben wird, der jeweils zwei an den Fingern anliegende Kurzseiten (2b) und zwei Langseiten (2a) aufweist, oder - der Wicklungshalter zwei Finger (2.1, 2.2) und eine Drehachse (R) aufweist, wobei die Finger parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und voneinander beabstandet sind, wobei der isolierte Draht zu einer Wendel auf dem Wicklungshalter aufgewickelt wird, die zwei an den Fingern anliegende Kurzseiten (2b) und zwei Langseiten (2a) aufweist, oder - der Wicklungshalter vier Finger (2.1 bis 2.4) aufweist, wobei die Finger parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und voneinander beabstandet sind, wobei mindestens ein Ring des isolierten Drahtes auf den Wicklungshalter aufgeschoben wird, der jeweils zwei zwischen den Fingern angeordnete Kurzseiten (2b) und zwei zwischen den Fingern angeordnete Langseiten (2a) aufweist, oder - der Wicklungshalter vier Finger (2.1 bis 2.4) und eine Drehachse (R) aufweist, wobei die Finger parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und voneinander beabstandet sind, wobei der isolierte Draht zu einer Wendel auf dem Wicklungshalter aufgewickelt wird, die zwei zwischen den jeweiligen Fingern angeordnete Kurzseiten (2b) und zwei zwischen den Fingern angeordnete Langseiten (2a) aufweist.Method according to Claim 1 , characterized in that the forming in a designed as a winding holder forming device (2) is carried out, wherein - the winding holder has a finger (2.1) over which the insulated wire is placed and formed into a half-loop, a short side (2b) and two long sides (2a), or - the winding holder has two fingers (2.1, 2.2), wherein the fingers are parallel or substantially parallel to each other and spaced from each other, wherein at least one ring of the insulated wire is pushed onto the winding holder, respectively two short sides (2b) resting against the fingers and two long sides (2a), or - the winding holder having two fingers (2.1, 2.2) and a rotation axis (R), the fingers being aligned parallel or substantially parallel to each other and spaced from each other wherein the insulated wire is wound into a helix on the winding holder, which abuts two on the fingers the short sides (2b) and two long sides (2a), or - the winding holder has four fingers (2.1 to 2.4), wherein the fingers are parallel or substantially parallel to each other and spaced from each other, wherein at least one ring of the insulated wire on the Winding holder is pushed, each having two arranged between the fingers short sides (2b) and two fingers arranged between the long sides (2a), or - the winding holder has four fingers (2.1 to 2.4) and a rotation axis (R), wherein the fingers parallel or are substantially parallel to each other and spaced from each other, wherein the insulated wire is wound into a coil on the winding holder having two arranged between the respective fingers short sides (2b) and two arranged between the fingers long sides (2a). Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein partielles Abisolieren des Drahtes bzw. der Halbschlaufe, Ring oder Wendel mit einer Abisoliereinrichtung (3) vorgenommen wird, wobei das partielle Abisolieren nach dem Umformen (a) und vor dem Verdrillen (b), insbesondere an den Langseiten (2a) oder an den Kurzseiten (2b) zwischen Fingern eines Wicklungshalters, vorgenommen wird, oder die partielle Abisolierung vor dem Umformen (a), insbesondere an dem gerade oder im Wesentlichen gerade zulaufenden isolierten Draht, vorgenommen wird.A method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a partial stripping of the wire or the half-loop, ring or helix is performed with a Abisoliereinrichtung (3), wherein the partial stripping after the forming (a) and before the twisting (b ), in particular on the long sides (2a) or on the short sides (2b) between fingers of a winding holder, or the partial stripping is carried out before the forming (a), in particular at the straight or substantially straight tapered insulated wire. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das partielle Abisolieren mechanisch und/oder abrasiv, insbesondere durch Schleifen und/oder Sandstrahlen, und/oder chemisch und/oder thermisch, insbesondere unter Einsatz von Kälte- Verspröden, Lasersublimation, Induktionserhitzen, erfolgt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the partial stripping mechanically and / or abrasive, in particular by grinding and / or sandblasting, and / or chemical and / or thermal, in particular using cold brittleness, laser sublimation, induction heating, he follows. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrillen der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel mit einer Verdrilleinrichtung (4) erfolgt, wobei die Verdrilleinrichtung insbesondere einen ersten Greifer (4.1) für das erste distale Ende der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel, sowie insbesondere einen zweiten Greifer (4.2) für das zweite distale Ende der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel aufweist, wobei die Greifer insbesondere um oder in etwa um die Längsachse der mindestens einen Halbschlaufe, Ring oder Wendel verdreht werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the twisting of the at least one half-loop, ring or helix is carried out with a twisting device (4), wherein the twisting device in particular a first gripper (4.1) for the first distal end of the at least one half-loop, Ring or coil, and in particular a second gripper (4.2) for the second distal end of the at least one half-loop, ring or coil, wherein the grippers are rotated in particular about or about the longitudinal axis of the at least one half-loop, ring or coil. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Greifer durch einen ersten Finger und der zweite Greifer durch einen zweiten Finger oder ein Zangenwerkzeug gebildet werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first gripper is formed by a first finger and the second gripper by a second finger or a pliers tool. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrilleinrichtung in die Umformeinrichtung integriert ist bzw. das Verdrillen in der Umformeinrichtung ausgeführt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the twisting device is integrated in the forming device or the twisting is carried out in the forming device. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der isolierte Draht und/oder das Drahtpaket zumindest abschnittsweise mit einem Backlack beaufschlagt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the insulated wire and / or the wire package is at least partially acted upon with a baked enamel. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abisolierten Drahtabschnitte nach dem Verdrillen mechanisch und elektrisch miteinander verbunden werden, wobei die Verbindung der abisolierten Drahtabschnitte in den Kopfenden insbesondere ohne Hülsen vorgenommen wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the stripped wire sections are mechanically and electrically connected to each other after twisting, wherein the connection of the stripped wire sections in the head ends is made in particular without sleeves. Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors, umfassend einen Stator (S), wobei die Wicklung in dem Stator zumindest abschnittsweise von Formlitze gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Formlitze zumindest abschnittsweise mit dem Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt wurde.Method for producing an electric motor, comprising a stator (S), wherein the winding in the stator is formed at least in sections of stranded wire, characterized in that the shaped strand at least in sections with the method according to at least one of Claims 1 to 8th was produced. Verwendung von Formlitze in dem Stator (S) eines Elektromotors, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Formlitze zumindest abschnittsweise um eine gemäß dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 8 hergestellte Formlitze (F) handelt.Use of stranded wire in the stator (S) of an electric motor, characterized in that it is at least partially in the form of a strand according to the method according to Claim 1 to 8th produced stranded wire (F) is. Formlitze, hergestellt nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kopfende nicht durchtrennte Schlaufen aufweist.Formlitze, manufactured after at least one of Claims 1 to 8th , characterized in that at least one head end has non-severed loops.
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